Gennemsnitligt gasforbrug til opvarmning af hus på 150 m²: eksempel på beregninger og gennemgang af varmetekniske formler

Finansiering af fyringssæsonen udgør en betydelig del af budgettet, der bruges på boligvedligeholdelse. Ved at kende prisen og det gennemsnitlige gasforbrug til opvarmning af et hus på 150 m², kan man ret præcist bestemme omkostningerne til opvarmning af rum. Disse beregninger kan nemt udføres selv uden at betale for varmeteknikeres tjenester.

Alt om gasforbrugsstandarder og metoder til beregning af forbruget af blåt brændstof kan du lære i den artikel, vi præsenterer. Vi fortæller om, hvor meget energi der kræves for at kompensere for husets varmetab i fyringssæsonen. Vi vejleder dig om, hvilke formler du skal bruge i beregningerne.

Opvarmning af landhuse

Ved beregning af det gasforbrug, der er nødvendigt for at opvarme huset, vil den sværeste opgave være beregning af varmetab, som varmesystemet skal kompensere fuldt ud under drift.

Varmetabskomplekset afhænger af klimaet, bygningens konstruktionsegenskaber, de anvendte materialer og ventilationssystemets driftsparametre.

Beregning af den kompenserede varmemængde

Ethvert bygnings varmesystem skal kompensere for dets varmetab Q (W) i den kolde periode. De opstår af to årsager:

1. varmeveksling gennem husets omkreds;
2. varmetab som følge af indtrængen af kold luft gennem ventilationssystemet.

Formelt kan varmetab gennem væg og tag Q_tp beregnes ved hjælp af følgende formel:

Q_tp = S * dT / R,

hvor:

• S – overfladeareal (m²);
• dT – temperaturforskel mellem indendørs og udendørsluft (°C);
• R – materialets varmeoverførselsmodstand (m² * °C / W).

Den sidste parameter (som også kaldes “varmemodstandskoefficient”) kan tages fra tabeller, der følger med byggematerialer eller produkter.

Husets varmetabsindikator afhænger i høj grad af typen af termorude. Den høje pris på isolerede vinduer vil blive opvejet af brændstofbesparelser.

Eksempel. Lad ydervæggen i et rum have et areal på 12 m², hvoraf 2 m² er vindue.

Varmeoverførselsmodstandene er som følger:

• Gasbetonblokke D400: R = 3.5.
• Termorude med to kamre og argon “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R = 0.75.

I dette tilfælde, ved stuetemperatur “+22°C” og udendørstemperatur “–30°C”, vil varmetabet fra rummets ydervæg være:

• Q_tp (væg) = 10 * (22 – (– 30)) / 3.5 = 149 W:
• Q_tp (vindue) = 2 * (22 – (– 30)) / 0.75 = 139 W:
• Q_tp = Q_tp (væg) + Q_tp (vindue) = 288 W.

En sådan beregning giver et korrekt resultat, forudsat at der ikke er ukontrolleret luftudskiftning (infiltration).

Den kan opstå i følgende tilfælde:

• Forekomst af konstruktionsfejl, såsom utæthed mellem vinduesrammer og vægge eller afskalning af isoleringsmateriale. De skal udbedres.
• Ældning af bygningen, hvilket resulterer i afskalninger, revner eller hulrum i murværket. I dette tilfælde skal der indføres korrektionsfaktorer i materialernes varmeoverførselsmodstand.

På samme måde skal varmetabet gennem taget bestemmes, hvis objektet er placeret på øverste etage. Gennem gulvet sker der kun et nogenlunde betydeligt energitab, hvis der er et uopvarmet, ventileret kælderrum, såsom en garage. Ned i jorden forsvinder varmen stort set ikke.

For at beregne varmeoverførselsmodstanden for flerlagsmaterialer skal man summere de enkelte lags værdier. Normalt medtages kun de mest varmeisolerende materialer i beregningerne.

Lad os betragte den anden årsag til varmetab – bygningens ventilation. Energiforbruget til opvarmning af indblæsningsluften (Q_v) kan beregnes med formlen:

Q_v = L * q * c * dT, hvor:

• L – luftmængde (m³ / h);
• q – luftdensitet (kg / m³);
• c – specifik varmekapacitet for indblæsningsluften (kJ / kg *°C);
• dT – temperaturforskel mellem inde- og udeluft (°C).

Luftens specifikke varmekapacitet i det relevante temperaturområde [–50.. +30 °C] er 1.01 kJ / kg *°C eller omregnet til den ønskede enhed: 0.28 W * h / kg *°C. Luftdensiteten afhænger af temperatur og tryk, men til beregninger kan man antage en værdi på 1.3 kg / m³.

Eksempel. For et rum på 12 m² med samme temperaturforskel som i det foregående eksempel vil varmetabet på grund af ventilation være:

Q_v = (12 * 3) * 1.3 * 0.28 * (22 – (– 30)) = 681 W.

Projektører tager luftmængden i henhold til SNiP 41-01-2003 (i vores eksempel 3 m³ / h pr. 1 m² boligareal), men denne værdi kan reduceres betydeligt af bygningsejeren.

Samlet set udgør de totale varmetab fra modelrummet:

Q = Q_tp + Q_v = 969 W.

For at beregne varmetab per døgn, uge eller måned er det nødvendigt at kende gennemsnitstemperaturen i disse perioder.

Af ovenstående formler ses det, at beregningen af det forbrugte gasvolumen både for en kort periode og for hele den kolde årstid skal udføres under hensyntagen til klimaet i det område, hvor den opvarmede bygning befinder sig. Derfor kan velafprøvede standardløsninger kun anvendes under tilsvarende naturforhold.

For at bestemme lignende klimatiske parametre kan man bruge kort over gennemsnitlige månedstemperaturer om vinteren. De kan nemt findes på internettet.

Ved kompleks husgeometri og variation af materialer, der anvendes til konstruktion og isolering, kan man benytte sig af specialisters tjenester til at beregne den nødvendige varmemængde.

Metoder til at minimere varmetab

Omkostningerne til opvarmning af huset udgør en betydelig del af udgifterne til vedligeholdelse. Derfor er det fornuftigt at udføre visse former for arbejde med henblik på at reducere varmetab ved isolering af loftet, husets vægge, gulvisolering og tilstødende konstruktioner.

Anvendelse af udvendige isoleringsordninger og indvendig isolering af huset kan betydeligt reducere denne indikator. Dette gælder især for gamle bygninger med stærkt slidte vægge og lofter. De samme polystyrenplader kan ikke kun reducere eller helt forhindre frost, men også minimere luftinfiltration gennem den beskyttende beklædning.

Der kan også opnås betydelige besparelser ved ikke at tilslutte husets sommerområder, såsom verandaer eller loftsetage, til opvarmningen. I så fald vil der ske en betydelig reduktion af omkredsen af den opvarmede del af huset.

Brug af loftsetagen kun om sommeren sparer betydeligt på udgifterne til opvarmning af huset om vinteren. I dette tilfælde skal loftet på øverste etage dog være godt isoleret.

Hvis man strengt følger ventilationsnormerne, som er fastsat i SNiP 41-01-2003, vil varmetabet fra luftskiftet være højere end fra frost i vægge og tag. Disse regler er obligatoriske for designere og alle juridiske enheder, hvis lokalet bruges til produktion eller levering af tjenester. Dog kan husets beboere efter eget skøn reducere de værdier, der er angivet i dokumentet.

Derudover kan man til opvarmning af den kolde luft, der kommer udefra, bruge varmevekslere i stedet for apparater, der bruger elektricitet eller gas. En almindelig pladerekuperator kan således spare mere end halvdelen af energien, og en mere avanceret enhed med varmebærer omkring 75%.

Beregning af den nødvendige gasmængde

Den brændbare gas skal kompensere for varmetab. For at gøre dette, ud over husets varmetab, skal man kende mængden af energi, der frigives ved forbrænding, hvilket afhænger af kedlens virkningsgrad og brændværdien af blandingen.

Regel for valg af kedel

Valg af varmelegeme skal foretages under hensyntagen til husets varmetab. Det skal være tilstrækkeligt i den periode, hvor årets minimumstemperaturer nås. I specifikationerne for en gulv- eller væghængt gaskedel står parameteren “nominel termisk effekt” for dette, som for husholdningsapparater måles i kW.

Da enhver konstruktion har termisk inerti, tages der normalt udgangspunkt i den koldeste femdagesperiode for at beregne den nødvendige kedeleffekt ved minimumstemperatur. For et bestemt område kan dette findes hos organisationer, der indsamler og behandler vejrinformationer, eller fra tabel 1 i SNiP 23-01-99 (kolonne nr. 4).

Fragment af tabel 1 fra SNiP 23-01-99. Ved hjælp af den kan man få de nødvendige data om klimaet i det område, hvor den opvarmede bygning er placeret.

Hvis kedlens effekt overstiger den tilstrækkelige værdi til opvarmning af rummet, fører det ikke til øget gasforbrug. I dette tilfælde vil udstyrets inaktive periode være længere.

Nogle gange er det fornuftigt at vælge en kedel med lidt mindre effekt. Sådanne enheder kan være betydeligt billigere både ved køb og drift. Men i dette tilfælde skal man have en ekstra varmekilde (f.eks. en varmekanon kombineret med en benzindrevet generator), som kan bruges under hård frost.

Det primære mål for kedlens effektivitet og økonomi er virkningsgraden. Moderne husholdningsudstyr har en virkningsgrad på mellem 88% og 95%. Virkningsgraden er angivet i enhedens specifikationer og bruges til at beregne gasforbruget.

Formel for varmeafgivelse

For korrekt at beregne forbruget af naturgas eller flydende gas til opvarmning af et hus på ca. 150 m², skal man kende en anden parameter – brændværdien (specifik forbrændingsvarme) for det leverede brændstof. Ifølge SI-systemet måles det i J/kg for flydende gas eller i J/m³ for naturgas.

Gasbeholdere (beholdere til opbevaring af flydende gas) angives i liter. For at finde ud af, hvor meget brændstof der er i kilogram, kan man bruge forholdet 0.54 kg / 1 l.

Der findes to værdier for denne parameter – den nedre brændværdi (H_l) og den øvre (H_h). Den afhænger af brændstoffets fugtighed og temperatur. Ved beregningen bruges H_l – den skal man finde hos gasleverandøren.

Hvis sådanne oplysninger ikke er tilgængelige, kan man ved beregninger anvende følgende værdier:

• for naturgas H_l = 33.5 MJ / m³;
• for flydende gas H_l = 45.2 MJ / kg.

I betragtning af at 1 MJ = 278 Wh, får vi følgende brændværdier:

• for naturgas H_l = 9.3 kWh / m³;
• for flydende gas H_l = 12.6 kWh / kg.

Mængden af gas forbrugt over en given periode V (m³ eller kg) kan beregnes med følgende formel:

V = Q * E / (H_l * K), hvor:

• Q – bygningens varmetab (kW);
• E – opvarmningsperiodens længde (h);
• H_l – gassens minimale brændværdi (kWh / m³);
• K – kedlens virkningsgrad.

For flydende gas er enheden for H_l kWh / kg.

Eksempel på beregning af gasforbrug

Som eksempel tager vi et typisk præfabrikeret trærammehus i to etager. Region – Altaj kraj, Barnaul.

Villaens mål – 10 x 8,5 m. Hældningsvinklen på sadeltaget – 30°. Dette projekt kendetegnes ved en varm loftsetage, relativt stort glasareal, ingen kælder og ingen udragende dele af huset

Trin 1. Beregn husets grundlæggende parametre for varmetabsberegning:

• Gulv. Hvis der ikke er et ventileret kælderrum, kan man se bort fra tab gennem gulv og fundament.
• Vinduer. To-lags termorude “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R_o = 0.75. Glasareal S_o = 40 m².
• Vægge. Arealet af længdevæggen (sidevæggen) er 10 * 3,5 = 35 m². Arealet af tværvæggen (facaden) er 8,5 * 3,5 + 8,5² * tan(30) / 4 = 40 m². Derfor er det samlede areal af bygningens omkreds 150 m², og under hensyntagen til glasarealet er den ønskede værdi S_s = 150 – 40 = 110 m².
• Vægge. De vigtigste varmeisoleringsmaterialer er limtræ, tykkelse 200 mm (R_b = 1.27) og basaltisolering, tykkelse 150 mm (R_u = 3.95). Den samlede varmeoverførselsmodstand for væggen R_s = R_b + R_u = 5.22.
• Tag. Isolationen følger tagets form helt. Tagareal uden udhæng S_k = 10 * 8,5 / cos (30) = 98 m².
• Tag. De vigtigste varmeisoleringsmaterialer er panelbeklædning, tykkelse 12,5 mm (R_v = 0,07) og basaltisolering, tykkelse 200 mm (R_u = 5,27). Den samlede varmeoverførselsmodstand for taget R_k = R_v + R_u = 5,34.
• Ventilation. Lad luftstrømmen beregnes ikke efter husets areal, men under hensyntagen til kravet om at sikre en værdi på mindst 30 m³ per person per time. Da der permanent bor 4 personer i villaen, er L = 30 * 4 = 120 m³ / t.

Trin 2. Beregn den nødvendige kedeleffekt. Hvis udstyret allerede er købt, kan dette trin springes over.

Til vores beregninger har vi kun brug for to parametre for gaskedlen: virkningsgrad og nominel effekt. De skal være angivet i enhedens datablad.

Temperaturen i den koldeste femdagesperiode er “–41 °C”. Den komfortable temperatur antages at være “+24 °C”. Således bliver den gennemsnitlige temperaturforskel i denne periode dT = 65 °C.

Beregn varmetabet:

• gennem vinduer: Q_o = S_o * dT / R_o = 40 * 65 / 0.75 = 3467 W;
• gennem vægge: Q_s = S_s * dT / R_s = 110 * 65 / 5.22 = 1370 W;
• gennem tag: Q_k = S_k * dT / R_k = 98 * 65 / 5.34 = 1199 W;
• på grund af ventilation: Q_v = L * q * c * dT = 120 * 1.3 * 0.28 * 65 = 2839 W.

De samlede varmetab for hele huset i den kolde femdagesperiode vil være:

Q = Q_o + Q_s + Q_k + Q_v = 3467 + 1370 + 1199 + 2839 = 8875 W.

Således kan man for dette modelhus vælge en gaskedel med en maksimal varmeeffekt på 10-12 kW. Hvis gas også bruges til varmtvandsforsyning, skal man vælge en mere effektiv enhed.

Trin 3. Beregn opvarmningsperiodens varighed og gennemsnitlige varmetab.

Med den kolde årstid, hvor opvarmning er nødvendig, forstås sæsonen med gennemsnitlige dagstemperaturer under 8-10 °C. Derfor kan man til beregningerne vælge enten kolonne nr. 11-12 eller kolonne nr. 13-14 i tabel 1 i SNiP 23-01-99.

Dette valg overlades til villaens ejere. Der vil ikke være nogen væsentlig forskel i det årlige brændstofforbrug. I vores tilfælde vælger vi perioden med temperatur under “+10 °C”. Varigheden af denne periode er 235 døgn eller E = 5640 timer.

Ved fjernvarme sker tænding og slukning af varmebærertilførslen i henhold til fastsatte standarder. En af fordelene ved et privat hus er, at opvarmningstilstanden kan startes efter beboernes ønske.

Husets varmetab for gennemsnitstemperaturen i denne periode beregnes på samme måde som i trin 2, blot parameteren dT = 24 – (– 6,7) = 30,7 °C. Efter beregningerne får vi Q = 4192 W.

Trin 4. Beregn mængden af forbrugt gas.

Lad kedelens effektivitet K = 0.92. Så vil mængden af forbrugt gas (ved gennemsnitlige værdier for gasblandingens minimale brændværdi) i den kolde periode være:

• for naturgas: V = Q * E / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (9300 * 0.92) = 2763 m³;
• for flydende gas: V = Q * E / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (12600 * 0.92) = 2040 kg.

Når du kender gaspriserne, kan du også beregne de økonomiske omkostninger til opvarmning.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Reduktion af gasforbruget ved at rette fejl i forbindelse med husets isolering. Et virkeligt eksempel:

Gasforbrug ved kendt termisk effekt:

Du kan kun selv udføre alle beregninger af varmetab, når du kender de varmebesparende egenskaber af materialerne, som huset er bygget af. Hvis bygningen er gammel, skal du først kontrollere den for frostskader og afhjælpe de identificerede problemer.

Derefter kan du ved hjælp af formlerne i artiklen beregne gasforbruget med høj nøjagtighed.

Efterlad venligst kommentarer i feedbackblokken nedenfor. Del billeder relateret til artiklens emne, stil spørgsmål om emner, du er interesseret i. Del nyttig information, der kan være til gavn for besøgende på vores hjemmeside.